天问二号出发了!小行星取样后将再探“六尾彗星”,任务历时10年

2025年05月29日09:02:04 科学 1907

“天问二号”出发了!央视新闻等媒体5月29日报道:当日凌晨1:31,天问二号探测器从西昌卫星发射中心搭乘长征三号乙火箭发射升空并准确入轨,正式拉开了这场跨越十年的太空之旅的序幕。

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任务艰巨,多阶段有序推进

大家都知道天问二号将去地球的一颗小伴星上挖土取样并返回,但实际上这只是它的第一个任务,还有一个任务是去探测一颗另类彗星,其任务总周期长达十年,期间将经历多个飞行阶段。

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其中,小行星探测和采样返回就包括9个阶段。在发射段顺利完成后,探测器就会进入小行星转移段,这一阶段持续约1年,期间需实施深空机动、中途修正等操作,直至距离小行星约3万公里处时,将不断变轨进入小行星接近段、交会段、近距探测段。

在近距探测段按照“边飞边探、逐步逼近”原则,对小行星开展悬停、主动绕飞等探测,确定采样区后进入采样段。

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完成采样任务后,探测器将经历返回等待段、返回转移段,在返回转移段接近地球,返回舱与主探测器分离,之后独自进入再入回收段,预计于2027年底着陆地球并完成回收。

此后,主探测器则继续飞行,前往主带彗星311P,开展后续探测任务。

“天问二号”探测器上共配置了中视场彩色相机、多光谱相机、可见红外成像光谱仪、热辐射光谱仪、探测雷达、磁强计、带电粒子与中性粒子分析仪、喷发物分析仪、窄视场导航敏感器、激光一体化导航敏感器、旋转衍射高光谱相机等11台科学设备。这些先进设备将助力探测器在飞行过程中对小行星和主带彗星进行全方位探测,获取宝贵的科学数据。

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目标小行星:地球“准卫星”的奥秘

2016HO3这颗小行星被认为是至今发现轨道最稳定的地球的“准卫星”,其独特的轨道特性令人称奇。2016年4月26日,美国夏威夷Pan-STARRS巡天望远镜发现了2016HO3的踪迹,这颗在地球轨道上不断摇摆的小天体被科学家认为可能是来自某个天体撞击后的碎片,体积仅相当于一座三十层的楼房的大小。

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2016HO3绕太阳公转周期为365.4天,与地球的365.25天几乎完全同步。在过去的一百年中,它与地球始终保持着轨道共振,形成类似马蹄形的环绕路径。离地球最近的时候有1400万公里,相当于地月距离的38倍;最远时则有4000万公里。它运行的奇特轨道使其既不脱离地球引力影响,又不会真正成为地球卫星。

此外,2016HO3每28分钟就可以完成一次自转,位列太阳系自转最快天体前十,而其表面引力仅为地球的百万分之一。

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科学家推测,这颗直径约40~100米的天体,很有可能是某次远古撞击事件的抛射物,其可能含有金属与硅酸盐矿物,成分与月球岩石惊人地相似,因此有科学家分析认为它很可能是月球被撞击后产生的一块岩石碎片。如果它真的来自月球,那么研究它的轨道演化和物质组成,有助于我们深入了解地月系统在漫长岁月中的相互作用。

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此外,2016HO3极端的自转速度和稳定的轨道特性,还将为我们研究小天体演化机制和小行星撞击预警提供新线索。

由于地面观测数据尚无法确认小行星表面情况,研发团队设计了悬停、触碰、附着3种采样方式,以获取更丰富多样的样品。

目标彗星:“六尾彗星”的未解之谜

完成小行星采样返回任务后,天问二号将前往主带彗星311P开展伴飞探测。主带彗星311P是小行星带中的异类,它既像小行星般沿固定轨道行进,又像彗星一样喷发尘埃。2013年,美国Pan-STARRS望远镜在火星与木星轨道之间的主小行星带内发现了这颗拖着至少六条尘埃尾、外观和彗星十分相似的小天体,后经证实它不仅拥有小行星的稳定轨道,还持续释放尘埃,最终被归类为主带彗星,并命名为311P,成为人类确认的第七颗主带彗星,也是迄今为止形态最奇特的一颗。

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主带彗星311P位于小行星带内侧,距太阳约3.15亿公里,距离地球最近的时候约有1.3亿公里。2013年的观测显示,311P尘埃喷发至少持续了五个月,每次喷发如同喷泉涌出,将上万吨尘埃送入宇宙。这些尘埃在太阳风吹拂下,逐渐展开成六条螺旋状尾迹,这让311P看上去就像一架转动的大风车。

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传统理论认为,彗星一般来自太阳系边缘的柯伊伯带或奥尔特星云,储存着大量的冰。然而311P却定居在了小行星带,这里过于靠近太阳,阳光辐射强,这种条件下彗星难以保留水冰等易挥发物质。所以,311P的出现,打破了天文学家的固有认知,给人类抛出了数个未解之谜:尘埃中是否含有水分子?它的喷发能量从何而来?六尾结构如何维持稳定?这类富含水冰的天体是否普遍存在?地球的海洋是不是这类彗星给送来的?天问二号此行或能够回答这些问题,并且解开主带彗星的起源和形成、主带彗星气体活动机制、非活跃期主带彗星的特性等谜题。

科学价值与意义:探索宇宙的钥匙

天问二号任务的科学价值和意义不言而喻。通过对小行星2016HO3的探测和采样返回,我们可以深入了解太阳系的起源和演化,为研究地月系的相互作用提供新的视角,同时也为小天体演化机制和小行星撞击预警提供重要线索。而对主带彗星311P的探测,将有助于解答主带彗星的起源和形成、气体活动机制等未解之谜,甚至可能重新审视地球海洋的起源。

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此外,天问二号任务还将实现我国首次超第二宇宙速度地球再入,这对返回舱的防热、隔热、结构强度以及气动过程的稳定性等设计,均大大超过以往任务的要求。研发团队为此设计了“球锥大底+单锥后体”构型,以满足地球大气再入过程的减速阻力、飞行稳定性、气动加热等约束。

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天问二号的成功发射和十年征程,是中国航天事业的一次重大跨越,也是人类探索宇宙的又一重要里程碑。我们期待着天问二号能够带回更多关于小行星和主带彗星的宝贵数据,为人类揭开更多宇宙的奥秘。

消息来源:《央视新闻》5月29日报道《“天问二号”发射成功》

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